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基于高通量测序研究陈皮提取物对高脂饮食小鼠肠道菌群的影响

发布时间:2020-06-06 23:17
【摘要】:随着生活水平的提高,肥胖、高血压、糖尿病等代谢性疾病发病率大幅增长,已成为严重影响人民群众健康水平的公共卫生问题。研究和开发具有良好降脂和减重作用的功能性食品是目前关注的热点。新近研究结果指出,肠道菌群可与宿主、饮食等相互作用,参与调节宿主的能量吸收及营养代谢,是治疗和预防高脂肥胖症的“新靶点”。陈皮在我国中药医学中被广泛应用并且历史悠久。陈皮富含橙皮苷、挥发油、黄酮类等活性物质,具有缓解慢性炎症、降低血糖及控制体重的功效。本研究前期工作也初步证实,使用连续相变萃取技术提取出来的陈皮油,可有效调节由高脂饮食引起的糖代谢或者脂代谢紊乱,但尚不清楚陈皮能否能调节高脂膳食引发的肠道菌群失衡。因此,本实验拟借助宏基因组技术探究陈皮提取物对高脂饮食诱导的肥胖小鼠的肠道菌群平衡的影响,对未来研究肥胖、陈皮提取物与肠道菌群的关系提供理论依据。一、陈皮提取物缓解肥胖的症状本实验首先研究陈皮提取物对肥胖症状的缓解作用。将4周龄昆明雌性小鼠随机分为正常组、高脂组、辛伐他汀组(2mg/kg/d)、陈皮提取物高剂量组(10g/kg/d)、陈皮提取物低剂量组(5g/kg/d),每组8只,每天观察小鼠体重变化和相关的肥胖指数,并监测小鼠血清中血脂四项、血糖水平、脂蛋白脂酶和肝脂酶活性,以探究陈皮提取物降脂的作用。实验结果显示:与正常组比较,高脂组小鼠体重显著增加,血清中的胆固醇和低密度脂蛋白含量显著升高(P0.05),而血清脂蛋白脂酶和肝脂酶水平降低。而不同剂量陈皮提取物或药物辛伐他汀干预,均可在一定程度上抑制小鼠肥胖。与高脂组比较,陈皮各剂量组小鼠体重减轻,血清中胆固醇,甘油三酯,低密度脂蛋白的含量显著降低(P0.055,促进小鼠血清脂蛋白脂酶、肝脂酶活性提高,并具有剂量依赖性。且药物辛伐他汀组的降脂效果优于陈皮提取物组。二、基于高通量技术分析陈皮提取物对高脂小鼠肠道菌群的影响本实验基于Illumina MiSeq测序平台对高脂小鼠粪便DNA的V3-V4区进行高通量测序,分析陈皮提取物对高脂饮食小鼠肠道菌群多样性的影响。经过OTU聚类分析,五组小鼠15个粪便样品共得到427080条合格的序列。稀释性曲线和等级丰度曲线代表了肠道菌群结构的多样性和均匀度。由结果可知,高脂饮食组小鼠肠道菌群多样性降低。辛伐他汀组与陈皮高剂量组曲线的平缓程度更接近正常组,说明经过陈皮提取物的干预,肠道菌群多样性发生变化。alpha多样性指数与物种累积曲线结果提示,陈皮提取物干预后提高了高脂小鼠肠道菌群结构的多样性和丰度。韦恩图和heatmap热图代表了五组样品间的相似度,结果显示高脂组小鼠与正常组的粪便菌群特征有明显差异,正常组OTUs数量为364,正常组和高脂组共有的OTUs数量降为196个。而陈皮提取物高剂量组和正常组共有的OTUs数量增加到242个,说明陈皮提取物干预可以提高肠道菌群的相似度。在门水平上分析:正常组小鼠组粪便中,厚壁杆菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)所占比例分别为肠道细菌总量的46.66%和50.09%,变形菌门(Proteobacteria)则占2.56%。与正常组比较,高脂组小鼠肠道中厚壁菌和拟杆菌门的仍属优势菌,但厚壁菌门的数量相对增加(62.28%vs 50.09%,P0.05),拟杆菌门的数量相对减少(50.09%vs 34.95%)。辛伐他汀治疗组小鼠肠道菌群紊乱,也具有厚壁菌门数量增加,拟杆菌门数量减少(约占20%)的趋势。与高脂组相比,陈皮提取物干预可显著降低小鼠肠道中厚壁菌门数量(P0.05),与正常组比较差异不显著(P0.05),并在一定程度上促进拟杆菌门数量升高(34.95%vs 25.90%)。在科水平上分析:与正常组相比,高脂组小鼠肠道中(Lachnospiraaceaae)毛螺旋菌科(38%vs 25.53%)和 Bacteroidales S24-7 group(35%vs 7.99%)所占比例均显著降低(P0.05),而瘤胃菌科(29.71%vs 6.88%)和(Rikenellaceae)理研菌科(19.87%vs 2.73%)的比例显著升高(P0.05)。与高脂组相比,经辛伐他汀组药物治疗后小鼠肠道的毛螺旋菌科的比例显著上升(41.65%vs 25.53%,P0.05),几乎恢复到至正常组水平。而理研菌科的比例显著下降(19.87%vs 8.13%,P0.05)。经过陈皮提取物的干预后,毛螺旋菌科几乎可以恢复到正常水平。综上所述,高脂饮食破坏小鼠肠道微生态环境,辛伐他汀组药物治疗虽有效降低了血脂血糖指标,但不能改善肠道菌群紊乱状态。而陈皮提取物干预不仅可以缓解肥胖的症状,同时调节了肠道菌群失衡,具体表现在小鼠肠道菌群的多样性指数升高和组成结构变化。
【图文】:

高脂,病理形态,陈皮,菌群


Note:N:Normal邋group;C:High-fat邋group;D:Simvastatin邋group;H:Citrus邋peel邋extract邋high邋-逡逑dose邋group;L:Citrus邋peel邋extract邋low邋-邋dose邋group.逡逑图3-8陈皮提取物对小鼠肠道菌群中肠球菌的影响逡逑Fig.邋3-8邋Effects邋of邋extracts邋from邋dried邋tangerine邋peel邋on邋Enterococcusm邋intestinal邋flora邋of逡逑mice邋(逦<0.05邋w邋normal邋group;邋<0.05邋vs邋high-fat邋group)逡逑12邋r逡逑*****逡逑10邋-逦_逦忽逦^逦^逦^逡逑■邋iii邋?l邋111逡逑第一周逦第二周逦第三周逦第四周逦第五周逡逑□邋N邋0C邋SD邋V箦澹儒濉鲥澹体义献ⅲ海危赫W椋唬茫焊咧椋唬模盒练ニ∽椋唬龋撼缕じ呒亮孔椋唬蹋撼缕さ图亮孔椤e义希危铮簦澹海危海危铮颍恚幔戾澹纾颍铮酰穑唬茫海龋椋纾瑁妫幔翦澹纾颍铮酰穑唬模海樱椋恚觯幔螅簦幔簦椋铄澹纾颍铮酰穑唬龋海茫椋簦颍酰箦澹穑澹澹戾澹澹簦颍幔悖翦澹瑁椋纾桢澹义希洌铮螅邋澹纾颍铮酰穑唬蹋海茫椋簦颍酰箦澹穑澹澹蒎澹澹簦颍幔悖翦澹欤铮麇澹澹洌铮螅邋澹纾颍铮酰穑义贤迹常钩缕ぬ崛∥锒孕∈蟪Φ谰褐谐Ω司挠跋戾义希疲椋纾澹常瑰澹牛妫妫澹悖簦箦澹铮驽澹澹簦颍幔悖簦箦澹妫颍铮礤澹洌颍椋澹溴澹簦幔睿纾澹颍椋睿邋澹穑澹澹戾澹铮铄澹牛睿簦澹颍铮猓幔悖簦澹蝈澹椋睿簦澹螅簦椋睿幔戾澹,

本文编号:2700422

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